一种关节臂测量机及其重构方法与流程

本发明属于测量领域，具体涉及一种关节臂测量机及其重构方法。

背景技术：

关节臂坐标测量机是一种新型非正交坐标测量系统,与传统的正交坐标测量机相比,具有结构简单、体积小、重量轻、测量范围大、操作方便灵活、成本低、可在现场或野外测量等特点,已较广泛地应用于模具设计、零件逆向工程测量、产品质量在线检测、设备装配与维修等领域。

然而关节臂式坐标测量机的测量精度与传统的正交坐标测量机相比要低两者通常相差一至两个数量级,导致其使用范围受到较严重的限制。究其原因,自由度大、关节数目多、空间串联结构等特点,其结构参数的误差在过程中会发生积累和放大,导致其精度不高。另外,采用关节臂式坐标测量机测量小尺寸零件时,其测量空间往往比被测零件大得多,造成测量空间较大的浪费,损失了测量精度。因此,如何提高关节臂式坐标测量机的测量精度成为研究的焦点与热点。关节臂式坐标测量机之所以测量精度不高,主要受三个因素制约：1、本身的空间串联机械结构,会将前级结构该关节与基座之间的结构的测量误差转角测量误差、杆长误差等逐级放大；2、测量空间较大且大小固定,导致在测量中、小工件时,有较多的测量范围浪费测量空间冗余而损失了测量分辨率和测量精度；3、关节数目和自由度数较多。关节数目越多,则测量误差来源越多,测量精度越低。

技术实现要素：

针对现有的制约关节臂式坐标测量机测量精度的问题,本发明提出了一种关节臂测量机及其重构方法，采用变测量空间和变自由度的方法提高测量精度,具体实现方法为采用重构的方式实现关节臂式坐标测量机测量臂长度和关节数目可变,测量时根据被测量工件的几何特点,选择满足工件测量个性化需求的、较少冗余测量空间的方案,提高测量分辨率和测量精度。

一种关节臂测量机，包括基座、回转关节、摆动关节、基座测量臂、非基座

测量臂、测头装置、锁紧环、控制计算机，所述基座上设有磁力连接口，磁力连接口由磁力凹口和磁力凸口组成，基座测量臂、回转关节、摆动关节上设有锁紧连接口，锁紧连接口由锁紧凹口和锁紧凸口组成。

进一步地，所述基座上还设有一个磁力开关,控制磁力接口上磁力的有无。

进一步地，所述锁紧凹口设置在基座测量臂的一端，非基座测量臂的两端，

回转关节的一端，测头装置的一端。

进一步地，所述锁紧凸口设置在回转关节的另一端和摆动关节的两端。

执行测量任务时,先根据测量任务所需的空间自由度和测量空间的大小,确定

所需回转关节、摆动关节、测量臂的型号与数量,然后选择对应的部件。接着通过快速连接口、磁力开关、锁紧环将基座、测头装置与所选择的回转关节、摆动关节、测量臂连接成完整的关节臂式坐标测量机。

一种构建上述关节臂测量机的重构方法，包括以下步骤：

步骤1、将基座与基座测量臂通过磁力连接口进行连接,打开磁力开关,完成基座与基座测量臂的连接；

步骤2、将回转关节上的锁紧凸口与基座测量臂上的锁紧凹口进行连接,然后用一个锁紧环将接口锁紧；

步骤3、将摆动关节上的锁紧凸口与回转关节上的锁紧凹口进行连接,然后用一个锁紧环将接口锁紧；

步骤4、将非基座测量臂上的锁紧凹口与摆动关节上的锁紧凸口进行连接,然后用一个锁紧环将接口锁紧；

步骤5、根据所要自由度的多少，重复步骤2-4；

步骤6、将测头装置上的锁紧凹口与摆动关节上的锁紧凸口进行配合,然后用一个锁紧还将接口锁紧；

步骤7、将测量机与控制计算相连后就构成完整的测量系统。

有益效果

本发明所提出的关节臂测量机重构方法，可以在测量过程中,根据被测量工件的几何特点,通过快速拆除或组装关节,实现测量机的自由度数的改变，通过选择不同长度的测量臂,实现测量机的测量空间的改变，解决大测量空间、多自由度与高分辨率、高测量精度之间的矛盾,同时具有很强的测量适应性。

附图说明

图1构建关节臂测量机所需部件示意图；

图2完成重构的关节臂测量机示意图；

1、基座，2、回转关节，3、摆动关节，4、基座测量臂，5、非基座测量臂，6、锁紧环，7、测头装置，8、控制计算机。

具体实施方式

一种关节臂测量机，包括基座、回转关节、摆动关节、基座测量臂、非基座测量臂、测

头装置、锁紧环、控制计算机，所述基座上设有磁力连接口，磁力连接口由磁力凹口和磁力凸口组成，基座测量臂、回转关节、摆动关节上设有锁紧连接口，锁紧连接口由锁紧凹口和锁紧凸口组成。

所述基座上还设有一个磁力开关,控制磁力接口上磁力的有无。所述锁紧凹口设置在基座

测量臂的一端，非基座测量臂的两端，回转关节的一端，测头装置的一端。所述锁紧凸口设置在回转关节的另一端和摆动关节的两端。

执行测量任务时,先根据测量任务所需的空间自由度和测量空间的大小,确定所需回转关节、摆动关节、测量臂的型号与数量,然后选择对应的部件。接着通过快速连接口、磁力开关、锁紧环将基座、测头装置与所选择的回转关节、摆动关节、测量臂连接成完整的关节臂式坐标测量机。

下面以快速重构一个六自由度的关节臂式坐标测量机为例，对本发明的重构方法做进一步的具体描述。

如图1所示,在测量机的部件中选取基座一个、回转关节三个、摆动关节三个、基座测量臂一个、非基座测量臂二个、测头装置一个、锁紧还六个、控制计算机一台。

重构步骤如下：

步骤1、将基座1与基座测量臂4通过磁力连接接口进行配合,打开磁力开关,完成基座与基座测量臂的连接；

步骤2、选取一个回转关节2,将回转关节上的锁紧凸口与基座测量臂4上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤3、选取一个摆动关节3,将摆动关节上的锁紧凸口与回转关节2上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤4、选取一个非基座测量臂5,将非基座测量臂上的锁紧凹口与摆动关节3上的锁紧凸口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤5、再次选取一个回转关节2,将回转关节上的锁紧凸口与非基座测量臂5上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤6、再次选取一个摆动关节3,将摆动关节上的锁紧凸口与回转关节2上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环将6接口锁紧；

步骤7、再次选取一个非基座测量臂5,将非基座测量臂上的锁紧凹口与摆动关节3上的锁紧凸口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤8、选取一个回转关节2,将回转关节上的锁紧凸口与非基座测量臂5上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤9、第三次选取一个摆动关节3,将摆动关节上的锁紧凸口与回转关节2上的锁紧凹口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤10、选取测头装置7,将测头装置上的锁紧凹口与摆动关节3上的锁紧凸口进行连接,然后通过锁紧环6将接口锁紧；

步骤11、将重构后的测量机与控制计算机8相连后就构成完整的测量系统。

快速重构而成的六自由度关节臂式坐标测量机如图2所示。

不执行测量工作时,测量机的主要部件可分离存放。在测量过程中,当测量自由度不够时,可以打开锁紧环,通过快速连接接口即时插入回转关节或摆动关节当测量自由度过多时,可以打开锁紧环,通过快速连接接口,即时拆除多余的回转关节或摆动关节。当测量机的测量空间不够大时,可以打开磁力开关或锁紧环,通过快速连接接口即时更换合适长度的测量臂当测量机的测量空间过大时,可以打开磁力开关或锁紧环,通过快速连接接口即时更换合适长度的测量臂。

上述所描述的具体实施方式仅仅是对本发明的构思所做的优选举例说明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改或补充或等同替代，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。